(57)【要約】【課題】補助ヨーク部に渦電流が発生するのを防ぐと共に、ティース部とヨーク部との間の磁気的抵抗を抑えながら、回転電機のステータコアの剛性を向上させる。【解決手段】ティース形成部５ａと、このティース形成部５ａに連続して幅広となったヨーク形成部５ｂとを有する平面視Ｔ字状の電磁鋼板のヨーク形成部５ｂを屈曲させて側面視Ｌ字状とした複数のメインピース５を積層する。ティース形成部５ａがロータの回転軸方向に積層され、かつ屈曲された部分が半径方向に積層されてメインブロック体４ａとなる。このメインブロック体４ａの屈曲された部分が互いにロータ８回転軸方向両端に突出するように、一対のメインブロック体４ａを重ねて円周方向に複数個並設する。ロータの回転軸方向両端に突出した部分で補助ヨーク部７を構成する。【選択図】図２
2010017003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機のステータコアにおいて、
ティース部とヨーク部とを有するステータコア本体と、
上記ステータコア本体のロータ回転軸方向両端に突出した補助ヨーク部とを有し、
ティース形成部と、該ティース形成部に連続して幅広となったヨーク形成部とを有する平面視Ｔ字状の電磁鋼板における該ヨーク形成部を屈曲させて側面視Ｌ字状とした複数のメインピースが積層され、上記ティース形成部がロータ回転軸方向に積層され、かつ屈曲された部分が半径方向に積層されてメインブロック体となり、
上記メインブロック体の屈曲された部分が互いにロータ回転軸方向両端に突出するように、一対の上記メインブロック体が重ねられて円周方向に複数個並設されており、
上記補助ヨーク部は、上記ロータ回転軸方向両端に突出した部分で構成されている
ことを特徴とする回転電機のステータコア。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機のステータコアにおいて、
中間ティース形成部と中間ヨーク形成部とが形成された大きさの等しい複数の電磁鋼板製Ｔ字状平板が複数枚積層されて中間ブロック体となり、該中間ブロック体が一対の上記メインブロック体によってロータ回転軸方向両側から挟まれている
ことを特徴とする回転電機のステータコア。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の回転電機のステータコアにおいて、
上記Ｔ字状の電磁鋼板は、無方向性電磁鋼板からなる
ことを特徴とする回転電機のステータコア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヨーク部と該ヨーク部内周から中心軸に向かって突出するティース部とを備え、モータや発電機などの回転電機に使用されるステータコアに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、回転電機のステータコアは、ヨーク部とティース部とが一体的に打ち抜き加工された電磁鋼板をロータ軸方向に複数枚積層した構造を備えている。
【０００３】
近年、いずれの方向にもほぼ均等な磁気特性を有する無方向性電磁鋼板よりもコストは高くなるが、一定の方向に特に優れた磁気特性を有する方向性電磁鋼板を用いたステータコアが採用されてきている。この場合、ティース部とヨーク部とは略直角方向の関係にあるところからティース部とヨーク部とを別体とし、それぞれ磁束を流したい方向に磁化容易軸を配置している。
【０００４】
例えば、特許文献１では、方向性電磁鋼板からなるティース部とヨーク部とが組み合わされたステータコアが開示されている。このステータコアでは、薄肉部で連結されるピースとして打ち抜き、これを屈曲させると共に、凹状係合部と他の凹状係合部とでティース部とヨーク部とが係合連結されている。
【０００５】
特許文献２の回転電機のステータは、回転電機の回転軸方向における寸法がティース部の長さよりも長い帯状の鋼板を、回転電機の径方向に積層したヨーク部を含んでいる。
【０００６】
特許文献３の回転電機のステータは、ロータ軸方向に積層したティース部と径方向に積層したヨーク部とを組み合わせている。
【特許文献１】特開２００４−２０８４８３号公報
【特許文献２】特開２００６−１９７７７９号公報
【特許文献３】特開２００５−３３３６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献１のステータコアでは、ティース部とヨーク部とが別体状態に近く、これらを溶接により堅固に接合させと磁気特性が悪化することから接合されていない。ロータの回転時における磁極の変化に伴い圧縮と引張の力がティース部からヨーク部に加わるため、ステータコアの剛性アップが必要となる。また、ティース部とヨーク部とが完全に接合されていないことからエアギャップが生じ、磁気的な抵抗が大きくなる。
【０００８】
一方、上記特許文献２及び３のステータコアでは、同一平面内での磁束の方向の急激な変化を防いで回転磁界の発生を抑制するメリットがあるものの、ティース部とヨーク部との間は分割されているため、両者が連続しているものに比べて磁気的な抵抗が大きくなると共に、剛性が低くなるという問題があった。
【０００９】
また、渦電流は、磁束が通過したときに磁束を中心として電磁鋼板の表面に流れるが、厚さ方向に磁束が流れると電磁鋼板の表面の面積が大きく、渦電流に対する抵抗が小さいので渦電流が流れやすく、渦電流による損失が大きくなる。このため、渦電流の発生を極力避けることが重要となる。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、補助ヨーク部に渦電流が発生するのを防ぐと共に、ティース部とヨーク部との間の磁気的抵抗を抑えながら、ステータコアの剛性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、この発明では、Ｔ字状の電磁鋼板を折り曲げ形成したピースによってステータコアを形成した。
【００１２】
具体的には、第１の発明では、回転電機のステータコアを前提とし、
上記回転電機のステータコアは、
ティース部とヨーク部とを有するステータコア本体と、
上記ステータコア本体のロータ回転軸方向両端に突出した補助ヨーク部とを有し、
ティース形成部と、該ティース形成部に連続して幅広となったヨーク形成部とを有する平面視Ｔ字状の電磁鋼板における該ヨーク形成部を屈曲させて側面視Ｌ字状とした複数のメインピースが積層され、上記ティース形成部がロータ回転軸方向に積層され、かつ屈曲された部分が半径方向に積層されてメインブロック体となり、
上記メインブロック体の屈曲された部分が互いにロータ回転軸方向両端に突出するように、一対の上記メインブロック体が重ねられて円周方向に複数個並設されており、
上記補助ヨーク部は、上記ロータ回転軸方向両端に突出した部分で構成されている。
【００１３】
上記の構成によると、ティース部とヨーク部とが連続したピースで形成されていることから、ギャップが存在しないので磁気的抵抗が低く、磁束が流れやすい。また、ティース部とヨーク部とが分割されていないため、剛性が高く、ロータによる引張力にも耐え得る。さらに、半径方向に積層された補助ヨーク部内を電磁鋼板に沿って磁束が通過するので、ロータ回転軸方向に積層されたものに比べて表面の面積が狭く、渦電流の発生が格段に抑えられる。なお、電磁鋼板は、無方向性電磁鋼板でも方向性電磁鋼板でもよい。
【００１４】
第２の発明では、第１の発明において、
中間ティース形成部と中間ヨーク形成部とが形成された大きさの等しい複数の電磁鋼板製Ｔ字状平板が複数枚積層されて中間ブロック体となり、該中間ブロック体が一対の上記メインブロック体によってロータ回転軸方向両側から挟まれている。
【００１５】
上記の構成によると、中間ブロック体は折り曲げ加工されていないので、折り曲げによる磁気特性の劣化が一切発生せず、磁束が流れやすい。
【００１６】
第３の発明では、第１又は第２の発明において、
上記Ｔ字状の電磁鋼板は、無方向性電磁鋼板からなる。
【００１７】
上記の構成によると、方向性電磁鋼板よりも低コストであり、また方向性を考慮しなくてもよいので、加工がし易い。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、ティース形成部とヨーク形成部とを有する平面視Ｔ字状の電磁鋼板のヨーク形成部を屈曲させて側面視Ｌ字状としたピースを積層させてステータコア本体のロータ回転軸方向両端に突出する補助ヨーク部を形成したことにより、補助ヨーク部に渦電流が発生するのを防ぐと共に、ティース部とヨーク部との間の磁気的抵抗を抑えるようにしながら、ステータコアの剛性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施形態の回転電機のステータコア１を示し、この回転電機のステータコア１は、中心軸に向かって突出する複数のティース部２と、このティース部２に連続し、円周方向に拡がるヨーク部３とを有するステータコア本体４を備えている。なお、一次巻線（コイル）は不図示であるが、ティース部２の周囲を取り巻く周知の構造が採用される。
【００２１】
図２に拡大して示すように、ステータコア本体４は、複数のメインピース５が積層されたメインブロック体４ａを備えている。
【００２２】
図３から図６に代表して示すように、メインピース５は、ティース形成部５ａと、このティース形成部５ａに連続して幅広となったヨーク形成部５ｂとを有する平面視Ｔ字状の電磁鋼板から成形される。複数のメインピース５は、同一形状のティース形成部５ａと、それぞれ大きさの異なるヨーク形成部５ｂとを有している。
【００２３】
Ｔ字状の電磁鋼板は、無方向性電磁鋼板からなる。電磁鋼板は鉄にケイ素を添加することで製造され、ケイ素添加量が増すごとに、鉄損が低下する性質を有する。ケイ素を添加しすぎると、鋼が割れやすくなるため、実用的な電磁鋼板のケイ素添加量は約４％ぐらいまでとなっている。無方向性電磁鋼板は、板厚面内の全ての方向にほぼ等しい磁気特性を有する鋼板であり、結晶方位がランダムになるように調整して作製される。無方向性電磁鋼板は、方向性電磁鋼板よりも低コストであり、また方向性を考慮しなくてもよいので、加工がし易いというメリットがある。
【００２４】
図３及び図４に示すように、最もロータ８の回転軸方向外側の最も小さなメインピース５は、矩形状のティース形成部５ａと、このティース形成部５ａの長手方向に直交するように連続する矩形状のヨーク形成部５ｂとを有している。ヨーク形成部５ｂには、二点鎖線で示す折り曲げ線５ｃの両端からティース形成部５ａの左右両縁へ延びる一対のスリット５ｄが形成されている。ヨーク形成部５ｂの両端は、隣り合うメインブロック体４ａと接合しやすいようにテーパ加工されたテーパ面５ｅを備えている。折り曲げ線５ｃを境にヨーク形成部５ｂを垂直に屈曲させて側面視Ｌ字状とすることでメインピース５が形成される。
【００２５】
図５及び図６に示すように、最も大きなメインピース５は、上記と同一形状のティース形成部５ａを備えているが、ヨーク形成部５ｂでは、折り曲げ線５ｃがティース形成部５ａから離れた位置に形成され、ティース形成部５ａと同一平面になる台形状部分５ｆと、垂直に折り曲げられた垂直部分５ｇよりなる。
【００２６】
最も小さなメインピース５と最も大きなメインピース５との間に挟まれた複数のメインピース５の台形状部分５ｆ及び垂直部分５ｇは、メインピース５の板厚分だけ徐々に大きくなっている。なお、テーパ面５ｅの加工は、垂直部分５ｇを折り曲げる前及び折り曲げた後のいずれに行ってもよい。
【００２７】
これらの異なる大きさのヨーク形成部５ｂを備えた複数のメインピース５を、ティース形成部５ａがロータ８の回転軸方向に積層されるように、かつ垂直部分５ｇが半径方向に積層されるように積み重ねることで上記メインブロック体４ａが形成される。
【００２８】
また、図７に示すように、中間ティース形成部６ａと中間ヨーク形成部６ｂとが形成された大きさの等しい複数の電磁鋼板製Ｔ字状平板よりなる中間ピース６が複数枚積層されて中間ブロック体４ｂとなる。中間ブロック体４ｂは、垂直部分５ｇが互いにロータ８の回転軸方向外側に向いた一対の上記メインブロック体４ａによってロータ８の回転軸方向両側から挟まれている。中間ピース６も無方向性電磁鋼板で構成されている。
【００２９】
このように積層された一対のメインブロック体４ａと中間ブロック体４ｂとが、図１に示すように、互いにテーパ面５ｅを当接させた状態で円周方向に複数個（本実施形態では８個）並設されてステータコア１が形成されている。このため、ステータコア１は、平面視で正八角形の形状を備えている。８本のティース部２の内側に二点鎖線で示すロータ８が配置される。隣り合うテーパ面５ｅは、溶接又は接着により互いに連結されている。
【００３０】
そして、積層された垂直部分５ｇのうち、ティース部２よりもロータ８の回転軸方向両端に突出した部分によって補助ヨーク部７が形成されている。
【００３１】
なお、電磁鋼板を屈曲したり、溶接した際には磁気特性が劣化するが、本実施形態のステータコア１は焼鈍することにより、失われた磁気特性の多くが回復されている。例えば、無方向性電磁鋼板の焼鈍温度は、６８０℃〜７５０℃であり、保持時間は２時間である。
【００３２】
以上説明したように、ティース部２とヨーク部３とが連続したメインピース５で形成されていることから、ギャップが存在しないので磁気的抵抗が低く、磁束が流れやすい。また、ティース部２とヨーク部３とが分割されていないため、剛性が高く、ロータによる引張力にも耐え得る。さらに、半径方向に積層された補助ヨーク部７内を磁束が垂直部分５ｇに沿って通過するので、ロータ８の回転軸方向に積層されたものに比べて渦電流の発生が格段に抑えられる。
【００３３】
また、中間ブロック体４ｂは折り曲げ加工されていないので、折り曲げによる磁気特性の劣化が一切発生せず、磁束が流れやすい。
【００３４】
したがって、本実施形態にかかる回転電機のステータコア１によると、ティース形成部５ａとヨーク形成部５ｂとを有する平面視Ｔ字状の電磁鋼板のヨーク形成部５ｂを屈曲させて側面視Ｌ字状としたメインピース５を積層させてステータコア本体４のロータ８の回転軸方向両端に突出する補助ヨーク部７を形成したことにより、補助ヨーク部７内で渦電流が発生するのを防止すると共に、ティース部２とヨーク部３との間の磁気的抵抗を抑えることができ、また、ステータコア１の剛性を向上させることができる。
【００３５】
（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００３６】
すなわち、上記実施形態では、メインピース５及び中間ピース６は、無方向性電磁鋼板で構成したが、方向性電磁鋼板で構成してもよい。方向性電磁鋼板の磁化容易軸をステータコア１の半径方向となるように配置すれば、ティース部２で磁束が流れやすくなり、円周方向（ヨーク形成部５ｂ，６ｂの長手方向）となるように配置すれば、ヨーク部３で磁束が流れやすくなる。なお、方向性電磁鋼板とした場合、焼鈍温度は７８０℃〜８２０℃とし、保持時間は２時間とすればよい。
【００３７】
また、ティース部２の本数は、８本に限定されない。ティース部２の本数に合わせてステータコア１は、正多角形となり、テーパ面５ｅの角度も正多角形の形状に合わせて調整すればよい。
【００３８】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態にかかる回転電機のステータコアを示す平面図である。
【図２】メインブロック体及び中間ブロック体を示す斜視図である。
【図３】折り曲げ前のメインピースを示す平面図である。
【図４】メインピースを示し、（ａ）が平面図で、（ｂ）が正面図で、（ｃ）が側面図である。
【図５】折り曲げ前の中間ピースを示す平面図である。
【図６】中間ピースを示し、（ａ）が平面図で、（ｂ）が正面図で、（ｃ）が側面図である。
【図７】中間ピースを示す平面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１      ステータコア
２      ティース部
３      ヨーク部
４      ステータコア本体
４ａ    メインブロック体
４ｂ    中間ブロック体
５      メインピース
５ａ    ティース形成部
５ｂ    ヨーク形成部
６ａ    中間ティース形成部
６ｂ    中間ヨーク形成部
７      補助ヨーク部
８      ロータ
【図１】
2010017003.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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